松岛冰川位于南极洲西部的一部分,是全球海平面上升的最大单一来源。
这是因为这座巨大的冰川构成了南极洲西部冰盖的10%,正在迅速变薄,使得越来越多的陆地冰川流入海洋。这种快速变薄的速度和持续时间将决定未来海平面上升的速度。
现在,来自英国南极考察处的 一组研究人员与哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的科学家合作,发现了关于松岛冰川过去如何变薄的重要信息,这可能为预测其未来融化的速度提供线索。
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英格兰杜伦大学的研究员迈克·本特利说:“这篇论文有点像在说,看,这就是这座特殊冰川的能力。”他是这篇论文的共同作者。
近年来,松岛冰川的消融速度加快。2002年至2007年间,卫星测量显示,冰川接地线(冰川从陆地过渡到海洋的位置)的冰层以每年1.2米至6米的速度变薄。
但科学家们不知道这种速度会持续几年、几十年还是几个世纪。为了理解这一点,他们求助于过去,看看该地区冰川以前的行为。
如果关于这些冰川古代行为的线索可以作为参考,那么松岛冰川很可能在未来许多年内继续以高速率变薄。
本特利说:“我们首次展示的是,在8000年前,这座冰川就能够以我们现在看到的速度变薄,第二个发现是,这种变薄持续了几十年,甚至可能是几个世纪。”
岩石碎片中的线索
为了了解8000年前已经不存在的冰川的变薄速度,科学家们转向了从巨大冰盖中突出的山脉。这些山脉与松岛冰川相邻,并包含一条流入松岛冰川的未命名冰川。
这类山脉被称为努纳塔克,这个词源于因纽特语,指的是山脉或山脊上暴露在外的部分,其余部分被冰雪覆盖。
这些努纳塔克山脉的较高层曾经被冰川覆盖,但现在是裸露的岩石。而一些被远古冰川遗留下来的岩石也包含着关于它们来源冰川的线索。
本特利解释说,从山上流下的冰川会携带各种碎片。但一些碎片,如巨石,会掉落并留在冰川后退的地方。在被留下之前,巨石被冰川覆盖,因此没有暴露在阳光下。然而,一旦冰川后退,它们就会暴露在阳光下。
这留下了一种时间戳。“如果你有一个冰盖覆盖着岩石,它也会覆盖岩石,使其免受宇宙射线的照射,”拉蒙特-多尔蒂地球观测站的地球化学家约尔格·舍费尔说,他的实验室分析了冰川留下的岩石。
宇宙射线在岩石中产生稀有化学物质,通过分析这些化学同位素的浓度,舍费尔实验室的研究人员能够确定岩石首次暴露在阳光下的时间——从而确定它们何时被冰川遗留下来。
研究人员在松岛冰川附近的两个努纳塔克山脉上采集了遗留下来的巨石样本。巨石的高度相差100米(328英尺)。如果冰川移动缓慢,那么较高海拔岩石和较低海拔岩石的暴露日期将有很大差异。
然而,研究人员发现,高海拔和低海拔岩石的暴露日期基本相同——7900年前。这意味着冰川变薄和后退的速度非常快,在很短的时间内就损失了100米的高度。
本特利说:“这里的冰川过去必须以每年约1米的速度变薄了几十年,甚至可能是几个世纪。”
一种观点认为,如果过去发生过这种情况,那么未来也可能再次发生——这意味着松岛冰川可能会在很长一段时间内继续显著变薄。
过去速度很快,但未来仍不确定
舍费尔说:“我们现在看到的与8000年前开始时非常相似。”“不幸的是,气候强迫比8000年前快得多。”
研究人员还试图解释冰川在8000年前变薄如此之快的机制。他们提出了两个原因。
一种情景是,将冰川及其冰架固定在原地的水下地质特征发生了移动,使得冰川更快地流入海洋。研究人员没有找到证据支持这一点,但他们也不能排除这种可能性。
他们列出的另一种可能性是,冰川的冰架部分被温暖的海洋从下方融化,这与今天冰架正在发生的情况类似。
如果最终证明这种情况属实,那么8000年前发生的事情与现在正在发生的事情之间的相似之处将更加强烈。
华盛顿大学的埃里克·斯蒂格是一位南极冰研究领域的领先研究员,他在一封电子邮件中表示,第二种情景“是一个非常合理的解释,但很难最终证明(因为这发生在8000年前!)”。
斯蒂格称这篇论文“非常出色、非常有趣且具有创新性”,但也告诫不要在过去事件和未来事件之间建立过多联系。
斯蒂格说:“这里非常重要的一点是,新的发现表明,松岛冰川曾经大得多,并迅速变薄到接近目前的规模。这对于它在未来几十年进一步变薄会发生什么,几乎没有提供什么信息。”
虽然有些人可能将过去和今天再次发生的冰川快速变薄视为南极洲西部冰盖正接近由人为气候变化驱动的崩溃的证据,但斯蒂格表示,在目前阶段,科学家们只是不知道情况是否如此。
“时间会证明一切,”他说。
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